第三章 萃思理論(TRIZ)
第二節 萃思之理論架構
TRIZ 之主要工具包含 40 項發明原則、76 個標準解、ARIZ 等等，圖 5 為 TRIZ 理論之體系結構，本節將茲針對粗體箭頭依序說明之。
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圖 5 TRIZ 體系架構圖
資料來源：「TRIZ 理論應用與實踐」，黑龍江省科學技術廳，2008，頁 41。
一、創新等級及技術系統演變模式
(一)創新等級
Altshuller 透過分析了大量專利後，發現並非所有發明都擁有相同之發明價值，
其中存在等級之差異，故 Altshuller 提出了五個等級之創新，如表 16 所示：
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表 16 創新等級之說明 創新等級之說明
選擇任 務
選擇搜尋
概念 蒐集資料 搜尋想法 找到想法 實際執行 所佔
A B C D E F 比率
1 利用現 有任務
利用現有 搜尋概念
利用現有 資料
利用現有 解決方案
利用現成 設計
製造現成
設計 32%
2
從眾任 物中擇 一
從眾搜尋 概念中擇 一
從幾個來 源蒐集資 料
從眾想法 中擇一
從眾設計 中擇一
製造現成 設計之修 改版本
45%
3 改變原 任務
修改搜尋 概念，使 其適合新 任務
修改蒐集 到之資料
，使其適合 新任務
改變現有 解決方案
改變現有 設計
製造新設
計 18%
4 找出新 任務
找出新搜 尋概念
蒐集與新 任務相關 之新資料
找出新解 決方案
開發新設 計
以新的方 式利用設 計
4%
5 找出新 問題
找出新方 法
蒐集與新 問題相關 之新資料
找出新概 念(原理)
開發新的 建設性概 念
修改所有 實施新概 念之系統
1%
資料來源：1.「TRIZ 矛盾創意思考突破法」，潘志文、蕭詠今，2007，頁 40。
2.「TRIZ 理論應用與實踐」，黑龍江省科學技術廳，2008，頁 35。
1. 第一級創新(標準化)
僅簡單改善科技系統。要求具備該系統之相關知識以解決問題。此層級之系 統並未被改變，僅在重要之特徵上進行加強。
2. 第二級創新(改良化)
此階段創新包含解決技術矛盾之發明，須從該系統中相同或類似產業中之不 同領域獲取解決問題之知識。是於現有系統中產生新的特徵而導致顯著之改善。
3. 第三級創新(模式內創新)
此階段創新包含解決物理矛盾之發明，須從其他產業中獲取能解決問題之知 識。於現有系統中能從本質上產生顯著改善之解決方法。此階段創新通常運用在 開發其他產業，而較不被應用於本行業之技術。
4. 第四級創新(模式外創新)
有突破新意義技術之產生，主要從不同科學領域間獲取知識。利用較不被熟 知之物理效果或現象等，此階段已跳脫技術面之知識，進而進入科學領域。
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5. 第五級創新(新發現)
發現新現象，主要針對新的現象產生新的發明，進而使整個系統或產業整體 的更新。
相較於二、三級創新，第一級創新因未解決任何矛盾問題，稱做創新有些勉強。
第四級創新同時改善了科技系統，但並無改善現存科技系統，換句話說該階段創新乃 依靠一新興技術來取代原技術以解決問題。Altshuller 透過對專利之研究發現，目前 的專利約有 77%是屬於前兩級之創新，而經由 TRIZ 之方法與應用，能有效協助發明 人將其發明創造提升至三、四級別之層次(蕭詠今，2007)。
(二)技術系統演變模式
雖然創新發明乃人類心智之產物，我們無法進入發明人之大腦了解其發明過程，
但 Altshuller 卻針對數萬篇的專利進行研究並找出了其中之規律，因此他將這些演化 的規律以「技術系統演變九大定律」之形式歸納如下(姜台林，2008)：
1. 系統組件之完整性定律：
一個系統是整合個別分離部件的結果，能留存且運作之四個基本部分為：動 力/能源提供系統、運行系統、運輸組件、控制組件。若其中有一組件有缺失或不 夠完善會導致系統無法達到預期功能。
2. 系統能源傳導率持續提升定律：
一技術系統從引擎到各組件之能源轉移效率，皆是朝向逐漸增加效率之方向 成演化，這種轉移方式可透過物質、場、物-場之方式產生。
3.律動協調性定律：
一系統對於該組件頻率及共振頻率之協調性皆以逐漸增加之方向演化之。
4. 理想度持續提升定律：
理想度被定義為在系統中之有用效果(Ui)與有害效果(Uj)相除之值。
= =∑
∑
Altshuller 並提出一觀念：當 Ui 極大時且 Uj 為 0 可得到該系統之最終理想解 (IFR： Ideal Final Result )，代表該機械系統只會產生有用之功能但卻無任何有害 效果。因此 IRF 可被定義為：系統功能存在，但系統本身不存在。
5. 組件(子系統)非齊一性發展定律：
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雖對系統整體而言是單獨改善，但是系統之組件(子系統)並非同步改善，而是 以個別不同之速度在改善。
6. 轉變至超系統定律：
當一系統演變至一極限時，將會藉由成為另一超系統之次要系統來繼續演化，
因而由最初之系統被演化至一個新的性質及層次。
7. 從宏觀層面轉變到微觀層面之定律：
此定律指出大部分系統往往由宏觀層面進行演化，爾後再從微觀層面演化及 發展。如手機體積越來越小，功能越來越多一般。
8. 增加「物質-場」應用定律：
一技術系統皆由兩個以上之物質藉場產生之交互作用所組成，Altshuller 將其 模型命名為「物質-場之三角形」，而場之性質會由機械、熱能、電、磁能之應用 方向演化。
9. 動態性增加定律：
此定律表示依技術系統演化過程中，原屬該系統內固定之物件會朝可移動、
調整之方向演進，如飛機之起落架。
二、技術矛盾與矛盾矩陣(39 項工程參數)
於 TRIZ 之理論中，凡有系統之存在，必然包含矛盾，其又可分為物理矛盾、技 術矛盾兩類。針對不同類型之矛盾其解決方式亦有差異。如圖 6 所示，針對物理矛盾 其主要思考策略針對時間、空間及物質狀態；若為技術矛盾則會應用 TRIZ 中 40 個 發明原理及 39 項工程參數並配合矛盾矩陣表找出解決方案。
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圖 6 TRIZ 概念流程圖
Altshuller 觀察了數萬篇專利歸納出的第一項重大突破發現，命名為技術矛盾。
一個技術矛盾之存在是因欲改善某一項參數 A 而導致另一參數 B 產生惡化。如飛機 欲飛的更快則需增加渦輪數量，卻會導致飛機整體負重增加。
若於傳統之工程解會用「妥協」之方法去解決矛盾，但於 TRIZ 理論中此方法是 不予以考慮。一創新發明是要超出這個矛盾，使兩個矛盾參數都能朝良好之方向發展，
故於解決發明問題時，列出矛盾之能力是相當重要的(姜台林，2008)。
矛盾矩陣為 Altshuller 分析大量專利後歸納的結果之一，該矩陣為一 39×39 之二 維矩陣，如表 17 所示(蕭詠今，2006)。左側縱向參數表示改善之特徵，而上方橫向 參數表示避免惡化之特徵，每一框格內則分別代表一類型之發明問題可運用之發明原 理(於該節第三部分詳述)，39 項工程參數如表 18 所示(趙敏、史曉凌、段海波，2009)。
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表 17 矛盾矩陣示意表 矛盾矩陣示意表
避免惡化參數 欲改善參數
10 14 21
力 … 強度 … 功率 1 移動物體之重量 8、10
18、37
28、27 18、40
12、36 18、31
… …
20 靜止物體所需之 能量
36、37 35 -
… …
39 生產力 28、15 10、36
29、28 10、18
35、30 10
表 18 39 項工程參數 39 項工程參數
39 項工程參數 1 移動物體之重量 21 功率
2 靜止物體之重量 22 能量之耗損 3 移動物體之長度 23 物質之耗損 4 靜止物體之長度 24 資訊之流失 5 移動物體之面積 25 時間之浪費 6 靜止物體之面積 26 物質之數量 7 移動物體之體積 27 可靠度 8 靜止物體之體積 28 量測精準度
9 速度 29 製造精密度
10 力 30 會影響系統之有害因素
11 應力或壓力 31 系統產生副作用
12 形狀 32 容易製造
13 物體組成成分之穩定度 33 操作流程之方便性
14 強度 34 容易維修
15 移動物體之作用時間 35 適應度 16 靜止物體之作用時間 36 系統複雜度
17 溫度 37 控制或測量之複雜度
18 亮度 38 自動化程度
19 移動物體所需之能量 39 生產力 20 靜止物體所需之能量
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下述為表 18 內之 39 項工程參數說明。
1. 移動物體的重量(Weight of moving object)：
移動物體之重量指重力場中移動物件作用於阻止其落下之支撐物上之力，重 量也可稱作物體之質量。
2. 靜止物體的重量(Weight of non-moving object)：
靜止物體之重量指重力場中靜止物件作用於阻止其落下之支撐物上之力，重 量也可稱作物體之質量。
3. 移動物體的長度(Length of moving object)：
移動物體之長度指移動物件之任意線性尺寸，不一定為自身最常之長度。其 不僅可為一系統之兩個幾何點或零件之距離，也可以是一條曲線之長度或封閉環 之周長。
4. 靜止物體的長度(Length of non-moving object) ：
靜止物體之長度指靜止物件之任意線性尺寸，不一定為自身最常之長度。其 不僅可為一系統之兩個幾何點或零件之距離，也可以是一條曲線之長度或封閉環 之周長。
5. 移動物體的面積(Area of moving object)：
移動物體之面積指移動物件被線條封閉之部分或表面之幾何度量，又或者為 其內部或外部之幾何度量。面積不僅是平面面積，也可已是三維表面之面積或其 所有平面、凹面、凸面之面積總和。
6. 靜止物體的面積(Area of non-moving object)：
靜止物體之面積指靜止物件被線條封閉之部分或表面之幾何度量，又或者為 其內部或外部之幾何度量。面積不僅是平面面積，也可已是三維表面之面積或其 所有平面、凹面、凸面之面積總和。
7. 移動物體的體積(Volume of moving object)：
移動物體之體積以填充移動物件所占用之單位立方體個數來衡量。體積不僅 為三維物體之體積，也可以是與表面結合、具有一定厚度之體積。
8. 靜止物體的體積(Volume of non-moving object)：
靜止物體之體積以填充靜止物件所占用之單位立方體個數來衡量。體積不僅 為三維物體之體積，也可以是與表面結合、具有一定厚度之體積。
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9. 速度(Speed)：
速度係指物體之速度或效率，或者過程、作用與完成過程、作用之時間比。
10.力(Force)：
力係指系統間相互作用之度量，於力學內力為質量與加速度之乘積。而於 TRIZ 內，力代表任何試圖改變物體狀態之作用。
11.應力或壓力(Tension、Pressure)：
應力、壓力係指單位面積上所承受之作用力，其中也包含張力、真空(無壓力)。
12.形狀(Shape)：
形狀係指一物體之輪廓或外觀，形變可能表示物體之方向性改變，亦或表示 物體於平面及空間兩種情形下之形變。
13.物體與組成成份穩定度(Stability of object)：
該穩定度係指物體之組成及性質(含物理狀態)不會隨時間改變而變化之特性。
其表示該物體之完整性或組成元素之間之關係。磨損、化學分解等都代表其穩定 度之降低。
14.強度(Strength)：
強度係指該物件受到外力作用時，用以抵抗使其發生變化之能力，或者於外 部影響下抵抗破壞(分裂)及不發生形變之性質。
15.移動物體之作用時間(Duration of action of moving object)：
該參數係指移動物件所具備之性能或完成作用之時間、服務時間及耐久時間 等。兩次故障間之平均時間也可稱為作用時間。
16.靜止物體之作用時間(Duration of action by stationary object)：
該參數係指靜止物件所具備之性能或完成作用之時間、服務時間及耐久時間 等。兩次故障間之平均時間也可稱為作用時間。
17.溫度(Temperature)：
溫度表示其物體所處之熱狀態，反映於宏觀上系統熱動力平衡之狀態特徵，
也包括其他熱學參數，如影響溫度變化速率之熱傳導係數等。
18.亮度(Brightness)：
亮度係指照射於物體某一表面時光通量與該表面面積之比值，也可理解為物 體之適當亮度、反光性、色彩等。